Bab 16 membahas tentang hukum-hukum Newton yang menjelaskan tentang gerak dan gaya. Hukum-hukum Newton ini meliputi hukum I Newton tentang kelembaman, hukum II Newton tentang hubungan antara gaya, massa, dan percepatan, serta hukum III Newton mengenai gaya aksi-reaksi.

1. BAB
16 HUKUM-HUKUM NEWTON
Aduh! Aku kesal
sekali! Bus yang tadi
aku tumpangi sering Benarkah? Kenapa
mengerem mendadak sih setiap kali kita
sampai aku hampir naik kendaraan yang
terantuk kursi direm mendadak kita
depanku! selalu tersungkur ke
depan?
Itu karena
sifat kelem-
baman yang
kita miliki.
Lembam?
Apa itu?
Kamu benar-benar
nggak tahu, ya? Wah
kamu beruntung.
Kebetulan kita nanti
akan belajar hukum-
hukum Newton.
Benar. Kita akan
belajar tentang kelembaman
pada hukum I Newton.
Hubungan antara gaya,
massa, dan percepatan pada
hukum II Newton. Serta
gaya aksi-reaksi pada
hukum III Newton.
Setelah
mempelajari bab ini
kita akan memahami
penerapan hukum-
hukum Newton dalam
kehidupan sehari-
hari.

2. Gerbang
Dok. Penerbit
Gambar 16.1 Bola tetap menggelinding meski gaya dorong telah dilepaskan
P erhatikan gambar di atas! Seorang anak sedang bermain bola. Dengan sedikit memberi dorongan
pada bola, bola akan menggelinding di atas lantai. Meskipun tangan anak tersebut sudah tidak
mendorong bola, tetapi bola tersebut tetap menggelinding beberapa saat. Mengapa hal itu bisa terjadi?
Untuk menjawab pertanyaan tersebut simaklah materi berikut dengan saksama.
Kata kunci: hukum I Newton – hukum II Newton – hukum III Newton – kelembaman – gaya aksi –
gaya reaksi
A. Hukum Newton
Pada pelajaran sebelumnya kita telah mempelajari gaya. Gaya yang
dikenakan atau diberikan pada suatu benda dapat mengakibatkan perubahan
bentuk dan atau gerak benda tersebut. Kali ini kita akan mempelajari gerak
benda dan gaya yang memengaruhi gerak benda tersebut.
Permasalahan gerak dan penyebabnya telah menarik perhatian para ahli
Rep. www.horaz
filsafat alam selama berabad-abad. Permasalahan ini mulai menemukan titik
terang pada masa Galileo dan Newton.
Pada abad ke-17, Galileo menyadari bahwa suatu benda menjadi lebih
lambat atau lebih cepat jika sejumlah gaya bekerja pada benda tersebut. Jika Gambar 16.2 Isaac Newton
mengemukakan hukum-hukum
gaya yang bekerja pada benda dihilangkan maka benda akan terus bergerak tentang gerak yang dikenal
pada garis lurus. sebagai hukum Newton
Galileo menyatakan bahwa suatu benda akan mengalami perubahan kelajuan
hanya saat benda dikenai suatu gaya. Dia juga berpendapat bahwa suatu benda
akan bertambah cepat atau melambat selama gaya yang bekerja pada benda
tidak saling meniadakan. Berdasarkan gagasan Galileo tersebut, seorang ilmuwan
Inggris, yaitu Sir Isaac Newton menjelaskan tentang gaya dan gerak.
188 Ilmu Pengetahuan Alam VIII Hukum-Hukum Newton

3. Gagasan-gagasan Newton dituangkan melalui ketiga hukumnya dalam buku
berjudul Philosophiae Naturalis Principia Mathemathica atau yang lebih dikenal
sebagai Principia. Ketiga hukum tentang gerak dan gaya yang dikemukakan oleh
Newton dikenal sebagai hukum Newton. Hukum I dan II Newton mengikuti gagasan
yang dikemukakan oleh Galileo. Sedangkan hukum III Newton membicarakan
mengenai gaya aksi dan reaksi. Apa dan bagaimana penerapan ketiga hukum
Newton tersebut akan kita pelajari berikut ini.
B. Hukum I Newton
Gambar 16.1 di depan menunjukkan seorang anak yang menggelindingkan
bola di atas lantai. Bola menggelinding karena diberi gaya dorong oleh anak
tersebut. Namun, bola tetap menggelinding meskipun tangan anak tersebut tidak
lagi menyentuh bola.
Dengan demikian, bola tetap menggelinding meskipun tidak ada gaya yang
bekerja pada bola. Hal ini merupakan contoh dari hukum I Newton. Untuk lebih
memahami hukum I Newton, perhatikan percakapan di bawah ini!
Dina, mengapa
kalau kita berada
di dalam bus yang
sedang berhenti, tiba-tiba
digas mendadak, badan kita
Ya, karena kita
terdorong ke belakang?
mempertahankan
keadaan awal
kita yang semula
diam.
Apakah
setiap benda
akan berusaha
mempertahan-
kan keadaan
awalnya?
Ya, kamu
benar.
Dari percakapan di atas dapat kita ketahui bahwa jika kita berada di dalam
sebuah bus yang sedang berhenti kemudian digas mendadak maka badan kita
akan terdorong ke belakang. Hal ini terjadi karena badan kita akan memper-
tahankan keadaan awalnya, yaitu diam. Bus yang digas mendadak akan bergerak
ke depan sehingga badan kita terdorong ke belakang (berlawanan dengan arah
gerak bus).
Berdasarkan peristiwa di atas, dapat disimpulkan bahwa ketika gaya luar
dihilangkan, setiap benda akan berusaha mempertahankan keadaan awalnya,
yaitu diam atau bergerak lurus beraturan. Hal ini sesuai dengan hukum I Newton
yang berbunyi:
Jika resultan gaya yang bekerja pada benda sama dengan nol maka benda
yang mula-mula diam akan tetap diam dan benda yang mula-mula bergerak lurus
beraturan akan tetap bergerak lurus beraturan.
Hukum-Hukum Newton Ilmu Pengetahuan Alam VIII 189

4. Secara matematis, hukum I Newton dapat dituliskan sebagai berikut.
ΣF = 0 . . . (16.1) Sebaiknya Tahu
Keterangan:
Rep. www.sicurauto-video.it.
Σ F : resultan gaya (N)
Sifat benda yang mempertahankan keadaan awalnya disebut
kelembaman atau inersia. Sehingga hukum I Newton disebut juga hukum
kelembaman. Kelembaman yang dimiliki suatu benda diam membuatnya
sulit digerakkan. Akan tetapi jika benda tersebut bergerak maka
kelembamannya akan menyebabkan benda terus bergerak lurus. Untuk Gambar 16.3 Sabuk pengaman
dan kantong udara berfungsi
melawan kelembaman benda diperlukan suatu gaya tertentu. Gaya yang menahan kelembaman
diperlukan untuk melawan kelembaman sebanding dengan massa
Salah satu penerapan hukum I
benda, karena semakin besar massa benda tersebut, kelembamannya Newton adalah sabuk peng-
juga semakin besar. aman dan kantong udara.
Untuk memahami hukum I Newton, lakukan kegiatan berikut! Setelah Tanpa adanya gaya penahan
dari sabuk pengaman atau
kamu memahami hukum I Newton melalui praktikum 1, coba kerjakan kantong udara, kelembaman
pelatihan di bawahnya! boneka uji tabrakan pada
gambar di atas akan mem-
bawanya menembus kaca
depan mobil. (Dikutip seperlunya
dengan perubahan dari Pustaka Sains
Tersambung Internet: Energi, Gaya, dan
Gerak. Pakar Raya. 2006)
Praktikum 1
Hukum I Newton
A. Tujuan
Menyelidiki sifat kelembaman suatu benda.
B. Alat dan Bahan
1. Meja 1 buah
2. Kertas 1 buah
3. Gelas plastik 1 buah
C. Langkah Kerja
1. Letakkan kertas di atas meja!
2. Letakkan gelas di atas kertas tersebut!
3. Tariklah kertas dengan cepat! Amati apa yang terjadi!
4. Lakukan langkah 1–2 kemudian tarik kertas secara perlahan-lahan! Amati apa yang
terjadi!
5. Buatlah kesimpulan dari kegiatan di atas!
6. Sampaikan kesimpulan di depan kelas! Beri kesempatan pada kelompok lain untuk
menanggapi!
7. Kembalikan alat dan bahan yang telah selesai kamu gunakan ke tempat semula!
190 Ilmu Pengetahuan Alam VIII Hukum-Hukum Newton

5. Diskusi
Diskusikan dengan kelompokmu tentang peristiwa-peristiwa di sekitarmu yang sesuai
dengan hukum I Newton! Tulis hasil diskusimu dan kumpulkan pada gurumu untuk
didiskusikan bersama!
C. Hukum II Newton
Kita telah mempelajari tentang resultan
gaya pada bab sebelumnya. Masih ingatkah
kamu apa yang dimaksud dengan resultan
gaya? Perhatikan gambar 16.4 di samping!
Pada gambar tampak 2 orang sedang men-
dorong lemari. Resultan gaya yang bekerja pada
lemari merupakan penjumlahan dari gaya yang
Dok. Penerbit
Dok. Penerbit
diberikan oleh masing-masing orang. Resultan
gaya yang dialami lemari lebih besar daripada
gaya yang diberikan oleh masing-masing orang, (a) (b)
sehingga lemari lebih mudah digeser. Jika Gambar 16.4 Lemari akan lebih mudah digeser dengan gaya yang lebih
lemari tersebut hanya didorong oleh salah satu besar
orang dengan gaya yang lebih kecil daripada resultan gaya kedua orang tersebut
maka lemari akan lebih sulit digeser. Dengan demikian, semakin besar gaya yang
bekerja pada benda, benda akan bergerak semakin cepat.
Perhatikan gambar 16.5 di samping! Jika kamu
mendorong sebuah meja dengan gaya yang besarnya
sama dengan besar gaya yang digunakan untuk
menggeser lemari maka meja tersebut akan bergeser
lebih cepat. Jadi, dapat kita simpulkan bahwa semakin
kecil massa suatu benda, benda akan lebih cepat
bergerak.
Dok. Penerbit
Peristiwa-peristiwa di atas sesuai dengan hukum Hukum II
II Newton yang berbunyi: Newton
Gambar 16.5 Meja yang massanya
Percepatan yang ditimbulkan oleh gaya yang
lebih kecil lebih mudah digeser bekerja pada benda berbanding lurus dengan besar
daripada lemari gayanya dan berbanding terbalik dengan massa benda.
Secara matematis, hukum II Newton dapat dirumuskan sebagai berikut.
ΣF
a=
m
ΣF = m .a . . . (16.2)
Keterangan:
a : percepatan benda (m/s2)
m : massa benda (kg)
Hukum-Hukum Newton Ilmu Pengetahuan Alam VIII 191

6. Contoh penerapan hukum II Newton adalah pada gerakan di dalam lift. Ketika
kita berada di dalam lift yang sedang bergerak, gaya berat kita akan berubah
sesuai pergerakan lift. Saat lift bergerak ke atas, kita akan merasakan gaya berat
yang lebih besar dibandingkan saat lift dalam keadaan diam. Hal yang sebaliknya
terjadi ketika lift yang kita tumpangi bergerak ke bawah. Saat lift bergerak ke
bawah, kita akan merasakan gaya berat yang lebih kecil daripada saat lift dalam
keadaan diam.
Cara penghitungan matematis dari hukum II Newton dapat kamu simak pada
contoh soal berikut ini.
Contoh Soal
Sebuah benda bermassa 10 kg bergerak dengan percepatan 2 m/s. Berapakah besar gaya
yang diberikan pada benda?
Penyelesaian:
Diketahui:
m = 10 kg
a = 2 m/s
Ditanyakan: F = . . .?
Jawab:
F=m· a
F = 10 . 2
F = 20 N
Jadi, gaya yang bekerja pada benda adalah 20 N.
Ketika kamu duduk di kelas VII, kamu telah mempelajari gerak lurus. Hukum
II Newton juga dapat diterapkan pada gerak lurus, terutama gerak lurus berubah
beraturan (GLBB). Dalam GLBB berlaku persamaan berikut.
v = v0 + a . t
1
s = v0 . t + . a . t2 . . . (16.3)
2
v = v 02 + 2 . a . s
Untuk lebih memahami penerapan hukum II Newton pada GLBB, simaklah
contoh soal berikut!
Contoh soal
Sebuah mobil bermassa 2.000 kg bergerak dengan kelajuan 16 m/s. Jika mobil tersebut
direm dengan gaya 8.000 N, berapakah jarak yang ditempuh mobil mulai direm sampai
berhenti?
Penyelesaian:
Diketahui:
m = 2.000 kg
v 0 = 16 m/s
v t = 0 m/s (karena berhenti)
192 Ilmu Pengetahuan Alam VIII Hukum-Hukum Newton

7. Σ F = -8.000 N
Ditanyakan: s = . . .?
Jawab:
Langkah 1
Menentukan perlambatan mobil, karena mobil mengalami pengereman maka percepatan
bernilai negatif.
ΣF = m . a
-8.000 = 2.000 . a
a = -4 m/s
Langkah 2
Menentukan jarak yang ditempuh selama perlambatan.
v 2 = v 02 + 2 . a . s
0 = 162 +2 . (-4) . s
0 = 256 – 8s
8s = 256
s = 32 m
Jadi, jarak yang ditempuh mobil dari mulai direm hingga berhenti adalah 32 m.
Setelah kamu memahami materi dan contoh soal di atas, coba kerjakan
soal-soal berikut!
Kerja Mandiri 1
Kerjakan soal berikut dengan tepat!
1. Sebutkan bunyi hukum II Newton!
2. Sebutkan 3 contoh peristiwa sehari-hari yang melibatkan hukum II Newton!
3. Seorang anak mendorong balok yang massanya 5 kg dengan gaya 4,5 N. Berapakah
percepatan balok tersebut?
D. Hukum III Newton
Mengapa ketika jari tangan kita menekan meja semakin kuat akan terasa
sakit? Sebenarnya ketika kita menekan meja berarti kita memberikan gaya pada
meja. Tangan kita akan merasa sakit sebab meja akan memberikan gaya yang
besarnya sama dengan gaya tekan tangan kita, tetapi arahnya berlawanan. Jadi,
jika kita perhatikan, gaya bukanlah sesuatu dalam benda tersebut tetapi merupakan
interaksi antara dua benda.
Peristiwa di atas merupakan contoh dari hukum III Newton, yang dikenal Hukum III
sebagai hukum aksi-reaksi, yang bunyinya: Newton
Hukum-Hukum Newton Ilmu Pengetahuan Alam VIII 193

8. Jika benda pertama memberikan gaya pada benda kedua maka benda kedua
akan memberikan gaya yang besarnya sama tetapi arahnya berlawanan.
Secara matematis, hukum III Newton dapat dinyatakan dengan rumus berikut. F1
F aksi = F reaksi . . . (16.4)
F2
Hukum III Newton berlaku pada dua gaya yang merupakan pasangan
aksi-reaksi. Dua gaya dikatakan pasangan aksi-reaksi jika:
1. bekerja pada dua benda yang berbeda, F3
2. saling berinteraksi, F4
3. besarnya sama dan berlawanan arah.
w
Untuk lebih memahami hukum III Newton tentang gaya aksi-reaksi
Gambar 16.6 Bola digantung
perhatikan gambar 16.6 di samping! Pada gambar 16.6 gaya-gaya yang dengan tali pada dinding
bekerja adalah sebagai berikut.
F 1 = gaya yang diberikan tali pada dinding
F 2 = gaya yang diberikan dinding pada tali
F 3 = gaya yang diberikan bola pada tali
Sebaiknya Tahu
F 4 = gaya yang diberikan tali pada bola
w = gaya berat bola
F 1 dan F 2 serta F 3 dan F 4 adalah pasangan gaya aksi-reaksi. Kedua
pasang gaya tersebut bekerja pada dua benda yang berbeda dan saling
berinteraksi. Besar gaya F 1 dan F 2 adalah sama tetapi arahnya
Rep. www.tms.org
berlawanan. Demikian pula dengan gaya F 3 dan F 4.
Sedangkan gaya F 2 dan F 3 bukan pasangan gaya aksi-reaksi karena
kedua gaya tersebut bekerja pada satu benda yang sama, yaitu tali. F 3
Gambar 16.7 Roket menggu-
dan w bukan merupakan pasangan aksi-reaksi meskipun kedua gaya nakan prinsip hukum III Newton
tersebut besarnya sama, berlawanan arah, dan bekerja pada dua benda Hukum ketiga Newton berlaku
yang berbeda, karena kedua gaya tersebut tidak saling berinteraksi. pada roket. Roket mendorong
Jadi, dari kelima gaya tersebut yang merupakan pasangan aksi-reaksi dan membuang gas ke bawah.
Sesuai hukum III Newton
adalah:
maka gas mendorong roket ke
atas. Jika dorongan ke atas
1. F 1 dan F 2
melebihi berat pesawat maka
2. F 3 dan F 4 roket akan meluncur ke atas.
Contoh penerapan hukum III Newton dapat kita jumpai pada peristiwa
merapatnya perahu ke dermaga. Ketika tali perahu telah terikat ke dermaga
namun perahu belum merapat ke dermaga maka nelayan akan menarik
tali perahu. Nelayan tersebut memberikan gaya tarik yang arahnya
menjauhi dermaga, hal ini menyebabkan perahu mendekat ke dermaga. Tips
Perahu dapat mendekat ke dermaga karena adanya gaya reaksi yang
arahnya berlawanan dengan gaya tarik yang diberikan oleh nelayan. Jika terdapat pasangan gaya
aksi-reaksi, kita tentukan salah
Untuk lebih memahami gaya aksi-reaksi, lakukan praktikum berikut!
satu gaya sebagai aksi dan yang
lain sebagai reaksi (boleh
dibolak-balik).
194 Ilmu Pengetahuan Alam VIII Hukum-Hukum Newton

9. Praktikum 2
Hukum III Newton
A. Tujuan
Mengetahui besarnya gaya aksi dan reaksi dengan menggunakan neraca pegas.
B. Alat dan Bahan
1. Neraca pegas 2 buah
2. Statif dan klem 1 set
C. Langkah Kerja
1. Pasang statif dan klem pada meja kemudian gantungkan kedua pegas secara seri
seperti tampak pada gambar!
2. Tarik neraca pegas kedua dan perhatikan besar skala yang ditunjukkan oleh kedua
neraca!
3. Ulangi langkah 1–2 sebanyak 4 kali dengan besar gaya yang berbeda-beda! Catat
besar gaya yang terbaca pada neraca pegas ke dalam tabel berikut!
Gaya
Tarikan
Neraca I Neraca II
1 ...N ...N
2 ...N ...N
3 ...N ...N
4 ...N ...N
5 ...N ...N
4. Diskusikan kegiatan di atas dengan kelompokmu kemudian buat kesimpulannya!
Sampaikan hasil diskusimu di depan kelas! Beri kesempatan pada kelompok lain
untuk menanggapi hasil diskusimu!
5. Kembalikan semua alat dan bahan ke tempat semula!
Berdasarkan percobaan di atas, diperoleh hasil bahwa jarum pada kedua
neraca pegas menunjukkan angka yang sama. Dengan demikian, terbukti bahwa
F aksi = F reaksi.
Sekarang, coba kamu kerjakan pelatihan berikut!
Hukum-Hukum Newton Ilmu Pengetahuan Alam VIII 195

10. Kerja Mandiri 2
Kerjakan soal berikut dengan tepat!
Sebuah mangkuk plastik diletakkan di atas buku. Kedua benda tersebut diletakkan di atas
meja. Gambarkan gaya-gaya yang bekerja pada benda tersebut kemudian sebut dan
jelaskan gaya-gaya mana sajakah yang merupakan pasangan aksi-reaksi! Kumpulkan
tugasmu pada guru untuk kemudian didiskusikan bersama teman-teman sekelas!
Rangkuman
1. Hukum I Newton berbunyi: ”Jika resultan gaya yang bekerja pada benda sama dengan
nol maka benda yang mula-mula diam akan tetap diam dan benda yang mula-mula
bergerak lurus beraturan akan tetap bergerak lurus beraturan”. Secara matematis, hukum
I Newton dapat dituliskan sebagai berikut.
ΣF = 0
Contoh penerapan hukum I Newton adalah ketika kita berada dalam bus yang bergerak
kemudian direm mendadak maka tubuh kita akan terdorong ke depan.
2. Hukum II Newton yang berbunyi: ”Percepatan yang ditimbulkan oleh gaya yang bekerja
pada benda berbanding lurus dengan besar gayanya dan berbanding terbalik dengan
massa benda”. Secara matematis, hukum II Newton dapat dirumuskan sebagai berikut.
ΣF
a= atau Σ F = m . a
m
Contoh penerapan hukum II Newton adalah ketika menggeser benda. Misalnya, sebuah
lemari akan lebih mudah digeser atau didorong oleh 2 orang daripada hanya didorong
oleh 1 orang saja.
3. Hukum III Newton bunyinya: ”Jika benda pertama memberikan gaya pada benda kedua
maka benda kedua akan memberikan gaya balasan yang besarnya sama tetapi arahnya
berlawanan”. Secara matematis, hukum III Newton dirumuskan:
F aksi = F reaksi
Contoh penerapan hukum III Newton adalah ketika kita menekan benda. Misalnya, kita
menekan meja. Semakin keras kita menekan meja, tangan kita akan semakin sakit. Hal
ini dikarenakan meja memberikan gaya dorong yang besarnya sama dengan gaya tekan
yang kita berikan.
196 Ilmu Pengetahuan Alam VIII Hukum-Hukum Newton

11. Soal-soal Uji Kompetensi
A. Ayo, berilah tanda silang pada jawaban
yang paling tepat!
1. Hukum I Newton dikenal sebagai hukum a. 1 m/s2
.... b. 1,25 m/s2
a. kekekalan c. 1,5 m/s2
b. kelembaman d. 2 m/s2
c. aksi-reaksi 7. Seorang anak melempar bola dengan
d. keseimbangan gaya 3 N sehingga bola bergerak dengan
2. Benda akan cenderung tetap diam atau percepatan 3 m/s2. Massa bola yang
bergerak jika resultan gaya yang bekerja dilempar adalah . . . .
pada benda sama dengan . . . . a. 1 kg
a. nol b. 2 kg
b. 1 c. 3 kg
c. 2 d. 4 kg
d. 3 8. Hukum III Newton dikenal dengan hukum
3. Jika kita berada di dalam bus yang se- ....
dang berjalan, tiba-tiba direm maka a. kelembaman
badan kita akan terdorong . . . . b. aksi-reaksi
a. ke samping c. kesetimbangan
b. ke bawah d. Pascal
c. ke depan 9. Berikut ini yang bukan merupakan syarat
d. ke belakang aksi-reaksi adalah . . . .
4. Hukum I Newton dirumuskan . . . . a. besarnya gaya sama
b. arah gaya berlawanan
a. Σ a = m · F
c. gayanya searah
b. Σ m = F · a d. terjadi pada dua benda
c. Σ F = m · a 10. Gambar di bawah ini yang merupakan
gaya aksi reaksi adalah . . . .
d. Σ F = 0
F1
5. Sebuah mobil bergerak dengan
percepatan 4 m/s2. Jika massa mobil F2
1.500 kg, besar gaya yang bekerja pada
mobil adalah . . . .
F3
a. 375 N
F4
b. 750 N
c. 1.500 N a. F 1 dan F 2
d. 6.000 N
b. F 1 dan F 3
6. Sebuah balok bermassa 2 kg didorong
dengan gaya 2,5 newton. Besar perce- c. F 1 dan F 4
patan balok adalah . . . .
d. F 2 dan F 3
Hukum-Hukum Newton Ilmu Pengetahuan Alam VIII 197

12. B. Jawablah pertanyaan berikut dengan
benar!
1. Sebutkan bunyi hukum I Newton! 4. Sebutkan bunyi hukum III Newton!
2. Jelaskan faktor-faktor yang memengaruhi 5. Gambar dan jelaskan gaya aksi-reaksi
percepatan suatu benda sesuai hukum II yang terjadi ketika tangan kita mendorong
Newton! tembok!
3. Sebuah benda bermassa 100 gram
ditarik dengan gaya 20 newton. Bera-
pakah besar percepatan benda yang
bergerak?
198 Ilmu Pengetahuan Alam VIII Hukum-Hukum Newton